A mașină de tăiat metalografică este primul pas și cel mai important în pregătirea probei - o tăietură slabă introduce deformare, deteriorare termică sau pete pe care nicio cantitate de lustruire nu le poate îndepărta complet ulterior. Diferența dintre o secțiune transversală utilizabilă și o probă deteriorată se reduce de obicei la trei factori controlabili: selecția lamei, viteza de tăiere și livrarea lichidului de răcire.
De ce calitatea tăierii determină rezultatul întregului proces de pregătire a probelor
Secționarea metalografică este fundamental diferită de tăierea brută - scopul este de a îndepărta materialul cu deformare mecanică minimă și aport de căldură minim, deoarece ambele pot modifica microstructura studiată. O tăietură care introduce un strat de deformare mai adânc decât ceea ce pot elimina etapele ulterioare de șlefuire și lustruire va lăsa artefacte vizibile la microscop, ceea ce duce la concluzii înșelătoare despre structura granulelor, duritatea sau distribuția fazelor.
Acesta este motivul pentru care mașină de tăiat metalograficăs sunt construite în jurul roților de tăiere abrazive, mai degrabă decât a ferăstrăilor cu frecare sau a ferăstrăilor cu bandă — tăierea abrazivă îndepărtează materialul printr-o acțiune de șlefuire de mare viteză care, atunci când este controlată corespunzător, produce o suprafață netedă, cu deformare redusă, care necesită mai puțină șlefuire ulterioară pentru a ajunge în zona de interes.
Potrivirea tipului roții de tăiere cu duritatea materialului
Discurile de tăiere abrazive sunt de obicei clasificate după granulația lor abrazivă (oxid de aluminiu sau carbură de siliciu) și duritatea lipirii. Regula generală este contraintuitivă pentru mulți nou-veniți: materialele mai dure necesită roți mai moi lipite , deoarece o lipire mai moale eliberează mai repede boabele abrazive terne, expunând continuu boabele proaspete ascuțite, mai degrabă decât lăsând roata să se glazureze și să genereze căldură în exces.
| Material | Tip abraziv | Duritate a legăturii |
|---|---|---|
| Neferoase moi (Al, Cu, alamă) | Carbură de siliciu (SiC) | Legătură dură |
| Oțel moale și cu conținut scăzut de carbon | Oxid de aluminiu (Al2O3) | Legatura medie |
| Oțel călit, oțel pentru scule | Oxid de aluminiu (Al2O3) | Legătura moale |
| Ceramica, compozite | Diamant sau CBN | Liant de rășină sau metal |
Pentru materialele foarte dure sau casante, cum ar fi carburile sinterizate, ceramica și componentele electronice, sunt necesare roți de diamant sau CBN (nitrură de bor cubică), deoarece roțile convenționale cu oxid de aluminiu sau carbură de siliciu se uzează prea repede și generează căldură excesivă.
Viteza de tăiere, viteza de avans și rolul lor în generarea de căldură
Majoritatea mașinilor de tăiere metalografice de laborator operează viteze ale roților în intervalul de 1.500–5.000 RPM , cu viteza optimă în funcție de diametrul și materialul roții. Un diametru mai mare al roții necesită, în general, un RPM mai mic pentru a menține aceeași viteză de tăiere periferică, care este parametrul care guvernează de fapt acțiunea de tăiere și generarea de căldură.
- Vitezele de avans mai mari reduc timpul total de tăiere, dar cresc riscul de supraîncălzire și ardere localizată, în special pe materialele sensibile la căldură
- Viteze de avans mai mici produc o tăietură mai curată, cu mai puțină deformare, dar prelungesc durata ciclului și pot crește uzura roților dacă prea lent provoacă geam
- Controlul automat al avansului, disponibil pe majoritatea mașinilor de tăiat de precizie, menține forța constantă asupra roții, indiferent de intervenția operatorului - important pentru reproductibilitatea pe mai multe eșantioane
- Modurile de tăiere pulsate sau oscilante reduc acumularea continuă de căldură pentru aliajele sensibile la căldură, prin retragerea scurtă a roții la intervale de timp pentru a permite lichidului de răcire să curgă zona de tăiere
Sistemele de livrare a lichidului de răcire și de ce debitul contează la fel de mult ca tipul de lichid de răcire
Lichidul de răcire are două scopuri în tăierea metalografică: îndepărtarea căldurii din zona de tăiere și îndepărtarea resturilor abrazive care altfel ar înfunda roata și ar reduce eficiența tăierii. Agenții de răcire solubili în apă cu inhibitori de coroziune sunt standard pentru materialele feroase, în timp ce agenții de răcire specializați sunt utilizați pentru materialele sensibile la expunerea la apă, cum ar fi aliajele de magneziu, care pot reacționa cu fluidele pe bază de apă.
Debitul și poziționarea duzei sunt adesea factori subestimați. Un flux de lichid de răcire care nu vizează direct interfața roată-piesa de prelucrat oferă un beneficiu minim de răcire, indiferent de volumul total - majoritatea frezelor de precizie folosesc duze duble poziționate pe fiecare parte a roții pentru a asigura acoperirea pe toată durata tăierii, mai ales pe măsură ce roata progresează mai adânc în mostre mai groase.
Prindere și fixare a mostrelor pentru tăieturi consistente și repetabile
Prinderea inconsecventă este o sursă comună, dar trecută cu vederea, de defecte de tăiere. O mostră care se mișcă chiar și ușor în timpul tăierii poate cauza deviația roții, ceea ce duce la o suprafață tăiată ondulată sau înclinată care complică montarea și șlefuirea. Clemele tip menghină cu inserții reglabile pentru fălci se potrivesc cu forme neregulate, în timp ce dispozitivele de fixare cu blocuri în V sunt preferate pentru mostre cilindrice, cum ar fi secțiuni transversale tije sau tuburi, pentru a preveni rotația sub forța de tăiere.
Pentru eșantioanele mici sau fragile - tablă subțire, fire sau ceramică fragilă - sunt adesea folosite dispozitive de sprijin secundare sau material de suport sacrificial pentru a preveni crăparea sau aruncarea probei din clemă în timp ce roata iese din tăietură. Capacitatea maximă de tăiere, specificată de obicei ca cel mai mare diametru al eșantionului sau secțiunea transversală pe care o poate găzdui o mașină, ar trebui verificată în raport cu dimensiunile tipice ale eșantionului, deoarece depășirea acesteia forțează mai multe tăieturi de repoziționare care cresc șansa de nealiniere între suprafețele tăiate..
